晶体生长机理精选PPT.ppt
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1、非平衡材料研究室非平衡材料研究室非平衡材料研究室非平衡材料研究室西安理工大学西安理工大学西安理工大学西安理工大学晶体生长机理第1页,此课件共54页哦第2页,此课件共54页哦内容简介内容简介晶体生长过程相平衡晶体生长过程相平衡晶体形核理论晶体形核理论界面运动学界面运动学晶体生长过程的输运晶体生长过程的输运生长过程中界面稳定性生长过程中界面稳定性界面动力学问题界面动力学问题第3页,此课件共54页哦目目 录录第一章第一章 单晶体单晶体第二章第二章 晶体生长方法晶体生长方法第三章第三章 相平衡状态图相平衡状态图第第四四章章 晶晶体体生生长长过过程程中中的的输运问题输运问题第五章第五章 界面稳定性理论界
2、面稳定性理论第六章第六章 晶体形核理论晶体形核理论第七章第七章 界面结构与运动学理界面结构与运动学理论论第八章第八章 界面动力学理论界面动力学理论第九章第九章 晶体生长的基本问晶体生长的基本问题题第十章第十章 晶体的品质鉴定晶体的品质鉴定第4页,此课件共54页哦第一章第一章 单单 晶晶 体体1.1 新材料技术与单晶体新材料技术与单晶体1.材料的分类(按照用途分)材料的分类(按照用途分)第5页,此课件共54页哦第6页,此课件共54页哦2.2.晶体晶体BBO Crystal第7页,此课件共54页哦晶体材料在功能材料中占有重要地位,晶体材料在功能材料中占有重要地位,这是由于它具有一系列这是由于它具有
3、一系列独特的物理性独特的物理性能能所决定的。所决定的。常见的晶体材料有:常见的晶体材料有:第8页,此课件共54页哦第9页,此课件共54页哦(1)激光晶体)激光晶体固体激光器的发光材料,通常被称为激光晶固体激光器的发光材料,通常被称为激光晶体。体。早期的红宝石:早期的红宝石:(Al2O3:Cr3+)目前的掺钕钇铝石榴石:目前的掺钕钇铝石榴石:(YAG:Nd3+)目前在目前在350多种基质晶体和多种基质晶体和20多种激活离子的多种激活离子的约约70个跃迁波段上实现了受激发射。个跃迁波段上实现了受激发射。第10页,此课件共54页哦Nd:YVO4CrystalNd:YVO4crystalisoneof
4、themostexcellentlaserhostmaterials,itissuitablefordiodelaser-pumpedsolidstatelaser.第11页,此课件共54页哦A)基基质质晶晶体体(载载体体)中中掺掺入入激激活活离离子子(发发光光中中心心Nd3+,Cr3+,Ho3+,Dy2+)。输输出出的的波波长长从从紫紫外外(0.17 m)到到中中红红外外(5.15 m)。如:红宝石)。如:红宝石Al2O3:Cr3+,掺钕钇铝石榴石,掺钕钇铝石榴石YAG:Nd3+等。等。B)化化学学计计量量激激光光晶晶体体,这这种种晶晶体体的的激激化化离离子子就就是是晶晶体体组组成成之之一一
5、。其其特特点:高效、低值,功率小。点:高效、低值,功率小。分类(按组分分)分类(按组分分)第12页,此课件共54页哦(2)非线性光学晶体)非线性光学晶体定义:定义:晶体当受到强电磁场作用时,由于非线性极化引晶体当受到强电磁场作用时,由于非线性极化引起非线性光学效应。起非线性光学效应。目的:目的:是实现光频率的转化:由于非线性光学晶体可以通过是实现光频率的转化:由于非线性光学晶体可以通过其倍频、和差、光参量放大和多光子吸收等非线性过程其倍频、和差、光参量放大和多光子吸收等非线性过程改变入射光和发射光频率的变化。改变入射光和发射光频率的变化。第13页,此课件共54页哦KDP and DKDP cr
6、ystalsPotassiumDihydrogenPhosphate(KDP)andPotassiumDideuteriumPhosphate(DKDP)arecurrentlyusedforelectro-opticalmodulationandfrequencyconversion.CORETECHKDPandDKDPhavehighnonlinearcoefficientandhighopticaldamagethreshold,andcanbeusedelectro-opticalmodulator,Qswitchesandshuttersforhighspeedphotography
7、.KH2PO4KD2PO4第14页,此课件共54页哦应用应用 激激光光频频率率转转换换、四四波波混混频频、光光束束转转向向、图图象象放放大大光信息处理、激光对抗和核聚变等研究领域光信息处理、激光对抗和核聚变等研究领域。现状:现状:我国该领域领先我国该领域领先 第15页,此课件共54页哦(3)电光晶体)电光晶体定义:定义:光通过有外加场的晶体时,光随着外加场光通过有外加场的晶体时,光随着外加场的变化发生如偏转、偏振面旋转等而达到控的变化发生如偏转、偏振面旋转等而达到控制光传播的目的。这类晶体为电光晶体。制光传播的目的。这类晶体为电光晶体。应用:应用:光通讯、光开关、大屏幕显示、光储存、光通讯、光
8、开关、大屏幕显示、光储存、光雷达和光计算机等。光雷达和光计算机等。第16页,此课件共54页哦要求:要求:在在使使用用的的波波长长范范围围内内,对对光光的的吸吸收收和和散散射射要要小小、电电阻阻率率要要大大、介介电电损损耗耗角角要要小小、化化学学稳稳定定、机机械械和和热热性性能好、半波电压低等。能好、半波电压低等。第17页,此课件共54页哦(4)声光晶体)声光晶体定义:定义:超声波通过晶体时,在晶体中产生随时间变化的超声波通过晶体时,在晶体中产生随时间变化的压缩和膨胀区域,使晶体的折射率发生周期性变化,压缩和膨胀区域,使晶体的折射率发生周期性变化,形成超声导致的折射率光栅,当光通过折射率周期性形
9、成超声导致的折射率光栅,当光通过折射率周期性变化的晶体时,将受到光栅的衍射,产生声光相互作变化的晶体时,将受到光栅的衍射,产生声光相互作用。这类晶体为声光晶体。用。这类晶体为声光晶体。应用:应用:高速激光印刷系统、激光雷达、光计算机等。高速激光印刷系统、激光雷达、光计算机等。第18页,此课件共54页哦(5)磁光晶体)磁光晶体定义:定义:当光通过组成原子有一定磁性的被磁性晶体反射当光通过组成原子有一定磁性的被磁性晶体反射(克耳效应)或透射(法拉第效应)时,其偏振面状(克耳效应)或透射(法拉第效应)时,其偏振面状况将发生变化,这类晶体为磁光晶体。况将发生变化,这类晶体为磁光晶体。应用:应用:激光快
10、速开关、调制器、循环器及隔离器;计算激光快速开关、调制器、循环器及隔离器;计算机储存器等。机储存器等。第19页,此课件共54页哦(6)热释电晶体)热释电晶体定义:定义:当温度发生变化时,晶体某一结晶学方向当温度发生变化时,晶体某一结晶学方向上正负电荷相对重心位移而引起自发极化效上正负电荷相对重心位移而引起自发极化效应,这类晶体为热释电晶体。应,这类晶体为热释电晶体。应用:应用:红外热释电探测器、红外热释电摄像管等。红外热释电探测器、红外热释电摄像管等。第20页,此课件共54页哦(7)压电晶体)压电晶体定义:定义:通过拉伸或压缩使晶体产生极化,导致晶通过拉伸或压缩使晶体产生极化,导致晶体表面电荷
11、的现象称为压电效应,这类晶体体表面电荷的现象称为压电效应,这类晶体为压电晶体。为压电晶体。应用:应用:滤波器、谐振器、光偏转器、测压元件等。滤波器、谐振器、光偏转器、测压元件等。第21页,此课件共54页哦(8)闪烁晶体)闪烁晶体定义:定义:当射线或放射性粒子通过晶体时,晶体会当射线或放射性粒子通过晶体时,晶体会发出荧光脉冲,这类晶体为闪烁晶体。发出荧光脉冲,这类晶体为闪烁晶体。应用:应用:核医学、核技术、空间物理等。核医学、核技术、空间物理等。第22页,此课件共54页哦(9)半导体晶体)半导体晶体定义:定义:电阻率处于导电体(电阻率处于导电体(10-5 .cm)和绝缘)和绝缘体(体(1010
12、.cm)之间的晶体为半导体晶体。)之间的晶体为半导体晶体。应用:应用:声、光、电等。声、光、电等。第23页,此课件共54页哦(10)薄膜晶体)薄膜晶体定义:定义:1 m或以下厚度的或以下厚度的晶体。晶体。应用:应用:电子管和超大规模集成电路等。电子管和超大规模集成电路等。第24页,此课件共54页哦(11)晶体晶体除了以上谈到的晶体以外,尚有:铁电、除了以上谈到的晶体以外,尚有:铁电、硬质、绝缘、敏感、热光、超导体、快硬质、绝缘、敏感、热光、超导体、快离子导体等等离子导体等等。第25页,此课件共54页哦1.2 晶体生长单晶时原料(母相)状态对生长方法进行分类:晶体生长单晶时原料(母相)状态对生长
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